Una guida per la selezione, il montaggio e la manutenzione dei giunti con perno con manicotto elastico

Un tecnico della manutenzione rimuove un giunto guasto dall'azionamento della pompa. I manicotti in elastomero sono incrinati, i bulloni dei perni sono rigati e il foro del mozzo mostra segni di sfregamento rivelatori di un adattamento inadeguato. Per la maggior parte degli azionamenti industriali di media portata, la sostituzione non è un esercizio di ingegneria esotica: un accoppiamento con perno e manicotto elastico è spesso la scelta più semplice ed economica. Assorbirà le vibrazioni, tollererà un modesto disallineamento e continuerà a funzionare per anni se l'installazione e la manutenzione sono corrette.

Questa guida spiega cos'è un giunto elastico con perno, come si comporta sotto carico, cosa controllare quando ne si sceglie uno e come montarlo e mantenerlo in modo che il giunto non diventi l'anello debole della trasmissione.

Che cos'è un accoppiamento con perno a manicotto elastico?

Un giunto a perno con manicotto elastico è un giunto flessibile per albero che trasmette la coppia attraverso perni cilindrici inseriti nei fori dei due mozzi. Il mozzo motore porta perni; attorno a ciascun perno c'è un manicotto elastomerico. Il mozzo condotto presenta fori o fessure corrispondenti. Mentre il mozzo motore ruota, ciascun perno comprime il manicotto contro la parete del mozzo condotto, trasferendo la coppia per compressione anziché per contatto metallo-metallo.

Un tipico assieme è costituito da:

• Due mozzi flangiati, normalmente lavorati in acciaio o ghisa.
• Bulloni con perno, solitamente disposti su un cerchio primitivo.
• Manicotti elastici, in gomma o poliuretano, che si adattano ai perni.
• Rondelle di fissaggio, rondelle di sicurezza e dadi che fissano i perni.

Il design è anche chiamato "accoppiamento perno e boccola" o "accoppiamento perno con boccola". Nella serie LT/TL il manicotto elastico è l'elemento portante; il perno spinge solo la manica, non il metallo di accoppiamento. Questa è la chiave per le sue vibrazioni e l'assorbimento degli urti.

Come gestisce coppia, shock e disallineamento

Quando l'azionamento si avvia, la coppia aumenta rapidamente. Il manicotto elastico si deforma a taglio e compressione, attenuando il carico improvviso. Questa deformazione consente inoltre al giunto di assorbire le irregolarità cicliche di un motore diesel, di un cambio o di un motore elettrico. Il risultato è una minore sollecitazione di picco nelle apparecchiature azionate e meno rumore.

Il manicotto crea anche una piccola cedevolezza tra gli alberi. I giunti con perno con manicotto elastico possono accettare un disallineamento radiale di pochi decimi di millimetro, un disallineamento angolare fino a circa 1 grado e uno spostamento assiale di pochi millimetri in servizio normale. I valori esatti dipendono dalla velocità, dalla coppia e dall'elastomero utilizzato. Questi limiti non sono così generosi come quelli di un giunto a ingranaggi, ma sono sufficienti per la maggior parte delle installazioni allineate e sono molto più facili da raggiungere nella pratica.

Per un azionamento per uso generale che non soffre di picchi di coppia estremi, il giunto a manicotto offre un eccellente equilibrio tra protezione e costo.

Selezione del giusto accoppiamento con perno del manicotto elastico

La selezione inizia con la coppia, poi la velocità, poi i vincoli fisici e infine le condizioni ambientali. La coppia nominale del giunto deve superare la coppia massima della macchina azionata, compresa la coppia di avviamento e qualsiasi sovraccarico occasionale. Per una pompa o un ventilatore, la coppia continua è solitamente sufficiente; per un frantoio o un trasportatore, un fattore di servizio compreso tra 1,5 e 2,0 è più sicuro.

La dimensione del foro è il controllo successivo. Il mozzo del giunto deve adattarsi sia al diametro dell'albero motore che a quello condotto. Un foro più grande non significa sempre una maggiore capacità di coppia, perché il cerchio del perno è fisso. La classificazione del catalogo si basa sul diametro massimo consentito; un albero piccolo può ancora essere dotato di una bussola di riduzione, ma la coppia nominale deve essere ridotta.

La velocità influisce sul disallineamento consentito e sulla qualità del bilanciamento. A basse velocità è sufficiente il bilanciamento standard del mozzo. A velocità più elevate, lo squilibrio residuo può causare vibrazioni, pertanto il giunto deve essere controllato e bilanciato dinamicamente, se necessario.

La temperatura e l'atmosfera sono importanti perché il manicotto in elastomero è il materiale più debole. Olio, ozono e calore accelerano l’indurimento della gomma. Per ambienti ad alta temperatura o oleosi, selezionare un manicotto in poliuretano o gomma appositamente formulata e controllare i limiti di temperatura del produttore.

Se anche la macchina condotta necessita di essere frenata, una versione con ruota frenante integrata può semplificare l'installazione. Questa disposizione è comune nelle gru e nei paranchi, dove l'accoppiamento e il freno formano un componente compatto.

Accoppiamento con perno con manicotto elastico LTZ (TLL) con ruota del freno Questo giunto integra la trasmissione della coppia e la frenatura in un unico componente, ideale per gru e paranchi dove sono richieste un'installazione compatta e un arresto affidabile. La ruota del freno funziona con un freno esterno per garantire una decelerazione fluida e un posizionamento preciso. Visualizza il prodotto →

Le configurazioni con ruota frenante utilizzano un mozzo più largo o un manicotto prolungato e devono essere selezionate insieme al gioco della pinza freno e alla coppia frenante richiesta. Detto questo, per un giunto diritto senza freno, il design LT/TL standard è una delle opzioni flessibili più utilizzate nei macchinari industriali.

Adattamento dell'albero: ottenere la giusta connessione dell'hub

L'adattamento tra il mozzo del giunto e l'albero determina se la connessione sviluppa usura da sfregamento, vibrazioni o allentamento. Un accoppiamento libero, come H8/h7, può essere facile da assemblare ma può consentire micromovimenti sulla superficie del foro. Nel tempo questo micromovimento crea corrosione da sfregamento, che appare come polvere rosso scuro o marrone sull'albero. In una guida reversibile, lo stesso movimento può allargare rapidamente la sede della chiavetta e trasformare un piccolo problema in un albero distrutto.

Per la maggior parte dei giunti rigidi e flessibili è preferibile un accoppiamento transitorio. In termini ISO, il foro del mozzo è spesso H7, mentre l'albero è k6 o m6. H7/k6 dà una leggera pressione; H7/m6 offre una presa più salda ed è comune quando sono presenti inversioni di coppia o shock leggeri. Per impieghi gravosi, è possibile utilizzare un accoppiamento con interferenza come H7/p6, a condizione che il giunto possa essere smontato con un estrattore idraulico o un riscaldatore a induzione.

Anche la sede della chiavetta necessita di attenzione. Una chiave quadrata standard trasmette la coppia dall'albero al mozzo. L'inserimento della chiave nella sede deve consentire una piccola interferenza sui lati; una chiave allentata consente il martellamento e l'usura rapida. Prima del montaggio, misurare il foro, l'albero e la sede della chiavetta con un micrometro, non solo con un calibro a corsoio. Se il giunto è rimasto in stock per molto tempo, misurare nuovamente il foro in due posizioni per rilevare l'ovalità.

L'accoppiamento tra il mozzo e l'albero è un argomento ricorrente nella letteratura sull'ingegneria della manutenzione poiché spesso determina la durata di esercizio del giunto. Una discrepanza di soli pochi micrometri può modificare la connessione da priva di problemi a cronicamente allentata.

Migliori pratiche di installazione e manutenzione

Pulire accuratamente l'albero e il foro prima del montaggio. Rimuovere eventuali tracce di ruggine, vernice, sbavature o parti metalliche in rilievo attorno alla sede della chiavetta. Lubrificare leggermente il foro con un composto antigrippaggio, ma non lubrificare la superficie di attrito se l'accoppiamento è previsto per essere un accoppiamento a pressione; seguire le raccomandazioni del fornitore.

Utilizzare un comparatore per verificare l'allineamento. Impostare il disallineamento angolare entro il limite del giunto, solitamente 0,1 mm/100 mm o meno, e l'offset radiale entro 0,1–0,2 mm. Stringere l'accoppiamento per compensare un motore disallineato è un modo rapido per fallire.

Per il serraggio dei bulloni, utilizzare una chiave dinamometrica e serrare progressivamente i bulloni del perno secondo uno schema a stella. Un serraggio eccessivo fa collassare la manica o distorce il perno. Un serraggio insufficiente consente al perno di muoversi assialmente e battere contro la rondella di fissaggio.

Le attività di manutenzione sono semplici ma devono essere programmate:

1. Controllare la presenza di olio, solvente o calore eccessivo sui manicotti in elastomero ogni tre-sei mesi.
2. Cerca eventuali crepe, rigonfiamenti o deformazioni nelle maniche.
3. Misurare lo spostamento assiale del mozzo sull'albero; il movimento visibile significa che l'adattamento sta fallendo.
4. Sostituisci tutti i manicotti e i perni in blocco, non uno per uno, per mantenere uniforme la condivisione del carico.
5. Ricontrollare l'allineamento dopo aver sostituito gli elastomeri, perché i nuovi manicotti sono più rigidi e potrebbero modificare la posizione di corsa.

Quando è necessaria la sostituzione, un giunto con perno a manicotto elastico è solitamente più economico e più veloce da riparare rispetto a un giunto a ingranaggi o a disco, il che spiega la sua continua popolarità nella manutenzione degli impianti.

Dove vengono utilizzati questi giunti

I giunti con perno con manicotto elastico si trovano in quasi tutti i settori a produzione continua. Le applicazioni tipiche includono pompe, ventilatori, compressori, trasportatori, miscelatori, frantoi, gru, paranchi e macchine utensili. La loro capacità di assorbire le vibrazioni torsionali li rende particolarmente utili su pompe e generatori diesel, dove gli impulsi di coppia sono inevitabili.

Nelle acciaierie vengono utilizzati su azionamenti di rulliere e attrezzature ausiliarie; nel settore minerario, su trasportatori e pompe per liquami; in ambienti marini e petrolchimici, su macchinari di coperta e pompe di processo. Per il servizio con gru, il giunto è spesso combinato con una ruota frenante e l'intero gruppo deve soddisfare gli standard di sicurezza del sollevamento. La nostra pagina dei settori coperti offre una panoramica delle condizioni operative in cui tali giunti devono funzionare in modo affidabile. Vedi il elenco delle applicazioni del settore per di più.

Considerazioni sulla personalizzazione e sull'approvvigionamento

La maggior parte dei produttori è disposta a modificare un accoppiamento con perno a manicotto elastico standard per adattarlo a una trasmissione specifica. Le personalizzazioni comuni includono il diametro del foro, le dimensioni e la posizione della sede della chiavetta, la lunghezza del mozzo, il materiale della manica e se il giunto deve essere bilanciato per una velocità più elevata. Per il sollevamento e il sollevamento, una ruota del freno può essere forgiata o saldata sul mozzo e quindi lavorata per funzionare correttamente.

Il tipo LT/TL standard è il cavallo di battaglia di questa famiglia. Ha una flangia compatta e utilizza una disposizione di perni a fila singola o doppia, a seconda della coppia. Molti stabilimenti tengono in magazzino un giunto LT/TL di ricambio perché si adatta a un'ampia gamma di alberi di motori e pompe.

LT(TL) Giunto con perno elastico e boccola Questo giunto flessibile standard si adatta a un'ampia gamma di alberi di motori e pompe, offrendo smorzamento delle vibrazioni e compensazione del disallineamento. La sua flangia compatta e la facile manutenzione ne fanno un pratico ricambio per molti impianti industriali. Visualizza il prodotto →

Quando si invia una richiesta, fornire le seguenti informazioni: potenza o coppia, velocità operativa, diametri dell'albero e dimensioni della sede della chiavetta, spazio disponibile tra gli alberi, temperatura ambiente e se l'unità è interna o esterna. Indicare inoltre se il carico è costante o di tipo shock. Tali dati consentono al produttore di calcolare il fattore di servizio effettivo e di consigliare il materiale corretto per foro e mozzo.

Prima di effettuare l'ordine, vale anche la pena esaminare i fattori critici di selezione che influiscono sull'affidabilità del giunto; un dettaglio apparentemente piccolo, come la durezza dell'elastomero o la finitura superficiale del perno, può modificare notevolmente la durata. L'articolo su fattori critici per la scelta del giusto giunto industriale spiega le questioni che è facile trascurare durante l'approvvigionamento.

Conclusione

Il giunto a perno con manicotto elastico rimane una pratica prima scelta per molti azionamenti industriali. È semplice da capire, facile da installare e tollerante nel servizio. I requisiti principali sono un corretto adattamento del foro, un allineamento ragionevole e un'ispezione regolare dei manicotti in elastomero. Se selezionato con il giusto fattore di servizio e personalizzato per l'albero e l'ambiente reali, garantisce una durata lunga e affidabile senza le esigenze di lubrificazione e manutenzione dei giunti a ingranaggi.

La prossima volta che un accoppiamento fallisce, non dare per scontato immediatamente che la risposta sia un accoppiamento più grande o più costoso. Controllare invece l'adattamento, l'allineamento e le condizioni dei manicotti in elastomero. Nella maggior parte dei casi, un accoppiamento con perno con manicotto elastico correttamente montato risolverà il problema a un costo inferiore e con tempi di inattività inferiori.